NGHIÊN CỨU QUI TRÌNH XÁC ĐỊNH ĐỒNG THỜI CÁC KIM LOẠI NẶNG TRONG ĐẤT TRỒNG TRỌT BẰNG THIẾT BỊ ICPOES LUẬN VĂN HÓA HỌC, ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

 

 

ĐẠII HỌ
ĐẠ
HỌC QUỐ
QUỐC GIA THÀNH PHỐ
PHỐ H
 HỒ
Ồ CHÍ MINH
TRƢỜNG ĐẠI
ĐẠI HỌ
HỌC KHOA HỌ
HỌC TỰ 
TỰ  NHIÊN
 NHIÊN

NGUYỄN HỮ 
NGUYỄ
HỮ U TÍN

NGHIÊN CỨ U QUI TRÌNH XÁC ĐỊNH ĐỒNG
THỜ I CÁC KIM LOẠI NẶNG TRONG ĐẤT
TR ỒNG TR ỌT BẰNG THIẾT BỊ ICP-OES 

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌ
LUẬN
HỌC - HÓA HỌ
H ỌC

Ồ CHÍ MINH – 
THÀNH PHỐ
PHỐ H
 HỒ
MINH –  2011
 2011


 

 

ĐẠII HỌ
ĐẠ
HỌC QUỐ
QUỐC GIA THÀNH PHỐ
PHỐ H
 HỒ
Ồ CHÍ MINH
TRƢỜNG ĐẠI
ĐẠI HỌ
HỌC KHOA HỌ
HỌC TỰ 
TỰ  NHIÊN
 NHIÊN

NGUYỄ
NGUY
ỄN HỮ 
HỮ U TÍN

 XÁCTRONG
NGHIÊN
CỨ KIM
U QUILO
TRÌNH
ĐỊNH ĐỒ
THỜ I CÁC
ẠI NẶNG
ĐẤNG
T
TR ỒNG TR ỌT BẰNG THIẾT BỊ ICP-OES 

CHUYÊN NGÀNH: HÓA PHÂN TÍCH
MÃ SỐ
SỐ: 60 44 29 

LUẬN
LU
ẬN VĂN THẠC
THẠC SĨ KHOA HỌ
HỌC - HÓA HỌ
H ỌC

GIÁO VIÊN HƢỚ NG
NG DẪ
DẪN KHOA HỌ
HỌC
TS. TRƢƠNG THỊ T
THỊ TỐ

Ố OANH 

THÀNH PHỐ
PHỐ H
 HỒ
Ồ CHÍ MINH – 
MINH –  2011
 2011


 

 

LỜ I CẢM
CẢM ƠN 
ƠN 
Tôi xin chân thành gở i lờ i cảm ơn sâu sắc đến:
-  TS. Trƣơng Thị  Tố  Oanh, ngƣời đã tận tình hƣớ ng
ng dẫn, định hƣớ ng
ng giúp tôi

hoàn thành đề tài.
 

- Hội đồng chấm luận văn  đã có những nhận xét, góp ý quí báu về các thiếu sót
trong đề tài.
-  Thầy cô Bộ môn Hóa phân tích đã tậ n tình truyền dạy kiến thức trong suốt quá
trình học tậ p của tôi.
-  Ban giám đốc Trung tâm Kĩ thuật 3 và tậ p th ể phòng thử nghiệm Môi trƣờ ng

ng

đã tạo điều kiện thuận lợi cho tôi để tôi thực hiện đề tài.
-  Anh Nguyễn Công Chính đã động viên, ủng h ộ, nhiệt tình giúp đỡ   tôi để hoàn
thành luận văn.


 

 

MỤC LỤC 
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT .....................
...........................................
............................................
............................................
.............................
....... i 
DANH MỤC BẢNG ......................
............................................
............................................
............................................
...........................................
.....................ii 
DANH MỤC HÌNH ...................
..........................................
..............................................
.............................................
.............................................
.......................iv 

CHƢƠ NG 1: MỞ ĐẦU ......................
............................................
............................................
............................................
.......................................
................. 1 
1.1  Đặt vấn đề ......................
.............................................
.............................................
............................................
.............................................
............................
..... 1 
1.2  Tình hình nghiên cứu kim loại nặng ở  Vi
 Việt Nam ....................................
.........................................................
..................... 2 
CHƢƠNG 2: TỔNG QUAN .....................
...........................................
............................................
............................................
................................
.......... 6 

2.1 Độc tính của một số kim loại .............................................
...................................................................
............................................
.......................... 6 
2.2 Sự tích lũy kim loại trong môi tr ƣờng
ƣờng đất: ..........................................

.................................................................
............................
..... 8  
2.2.1 Hoạt động nông nghiệ p ....................
...........................................
.............................................
............................................
.......................... 8 
2.2.2 Hoạt động công nghiệ p ....................
...........................................
.............................................
............................................
...................... 10 
2.3 Phƣơ ng
ng pháp ICP-OES ...............................
.....................................................
.............................................
.............................................
...................... 1133 
2.3.1 Giớ i thiệu phƣơ ng
ng pháp ICP-OES ......................
.............................................
..............................................
.................................
.......... 13 
2.3.2 Nguyên tắc đo vớ i ICP-OES ...................
.........................................
............................................
.....................................
............... 13 

2.3.3 Sơ   llƣợ c cấu tạo nguyên tử và sự xuất hiện phổ phát xạ ......................
.....................................
............... 14 
2.3.4 Nguồn phóng điện plasma ICP và sự kích thích phổ trong plasma ICP ............. 15 
2.3.5 Các bộ phận chính của thiết bị ICP-OES ........
..............................
............................................
..............................
........ 17 
2.3.6 Cản nhiễu trong phép đo vớ i ICP-OES......................
ICP-OES............................................
.........................................
................... 20 
CHƢƠNG 3: HOẠCH ĐỊNH THÍ NGHIỆM .....................
...........................................
.............................................
..........................
... 26 
3.1 Thiết bị-hóa chất .........................................
...............................................................
.............................................
.............................................
...................... 26 
3.1.1 Thiết bị ......................
.............................................
..............................................
.............................................
............................................
...................... 26 
3.1.2 Hóa chất ...........................................

..................................................................
.............................................
............................................
...................... 26 
3.2 Thực nghiệm ....................
...........................................
.............................................
............................................
.............................................
..........................
... 26 
3.2.1 Tối ƣu thiết bị ..........................................
................................................................
............................................
.....................................
...............26  
3.2.2 Khảo sát cản nhiễu ..........................................
................................................................
............................................
..............................
........ 27 
3.2.3 Xử lý mẫu .....................
...........................................
............................................
............................................
.........................................
...................29  

3.2.4 Định tr ị phƣơ ng
ng pháp thử ....................

..........................................
.............................................
.........................................
.................. 33 
CHƢƠ NG 4: K ẾT QUẢ - THẢO LUẬ N ..........................................
.................................................................
.................................
.......... 36 
4.1  Tối ƣu hóa thiết bị .....................
...........................................
............................................
............................................
.....................................
............... 36 
4.1.1 Công suất RF .....................
...........................................
............................................
............................................
.....................................
............... 36 
4.1.2 Lƣu lƣợ ng
ng khí nebulizer ......................
............................................
............................................
.........................................
................... 37 
4.2 Khảo sát cản nhiễu .........................................
...............................................................
............................................
.........................................

................... 39 


 

 
4.2.1 Cản nhiễu quang phổ ....................
..........................................
............................................
............................................
..........................
.... 39 
4.2.2 Cản nhiễu vật lý...........................................
..................................................................
.............................................
.................................
...........41  
4.2.3 Loại tr ừ cản nhiễu .....................
...........................................
............................................
............................................
..............................
........ 42 
4.3 Khảo sát acid chiết các nguyên tố trong mẫu đất ....................
..........................................
.....................................
............... 44 
4.4  Khảo sát chƣơ ng
ng trình nhiệt cho microwave.....................
...........................................

.........................................
................... 4477 
4.5  Định tr ị phƣơ ng
ng pháp thử .....................
...........................................
............................................
............................................
..........................
.... 49 
4.5.1 Khoảng tuyến tính .....................
...........................................
............................................
............................................
..............................
........ 49 
4.5.2 Giớ i hạn phát hiện, giớ i hạn định lƣợ ng
ng ..........................................
.............................................................
................... 49 
4.5.3 Hiệu suất thu hồi, độ chệch, độ lặ p lại và độ tái lậ p............................................
............................................ 49 
4.5.4 Độ không đảm bảo đo ......................
.............................................
.............................................
............................................
......................52 
4.6  Áp dụng qui trình phân tích mẫu thật ...........................................
..................................................................
..............................
....... 53 

CHƢƠNG 5: KIỂM SOÁT CHẤT LƢỢNG THỬ NGHIỆM ............................................
........................................... 56 
5.1  Mục đích ....................
...........................................
.............................................
............................................
............................................
..............................
........ 56 
5.2  Phƣơng thức kiểm soát ..............................................................
....................................................................................
.................................
........... 56 
5.2.1 Kiểm soát thiết bị, dụng cụ, chất chuẩn ...........................................
..............................................................
................... 56 
5.2.2 Kiểm soát quá trình vận hành thiết bị ....................
...........................................
.............................................
......................56 
5.2.3 Áp dụng biểu đồ kiểm soát chất lƣợ ng
ng ............................................
...............................................................
...................60 
CHƢƠNG 6: TÓM TẮT QUI TRÌNH .....................
...........................................
.............................................
.....................................
.............. 65 

6.1 Nguyên tắc của qui trình ......................
............................................
............................................
............................................
..............................
........ 65 
6.2 Thiết bị - Hóa chất –  Các dung dịch chuẩn..........................................
.................................................................
..........................
... 65 

6.2.1 Thiết bị - Hóa chất .....................
...........................................
............................................
............................................
.....................................
............... 65 
6.2.2 Các dung dịch chuẩn .....................
...........................................
.............................................
.............................................
.................................
........... 65 
6.3 Chuẩn bị mẫu ....................
...........................................
.............................................
............................................
.............................................
..........................
... 66 

 bộ mẫu thử ....................
..........................................
............................................
............................................
..............................
........ 66 
6.3.1 Chuẩn bị sơ  bộ

6.3.2 Phân hủy mẫu bằng microwave ...................
.........................................
............................................
.........................................
................... 66 
6.4 Phân tích trên thiết bị ....................
..........................................
............................................
............................................
.....................................
............... 67 
6.5 Tính kết quả ......................
.............................................
.............................................
............................................
.............................................
..........................
... 68 
6.6 Các lƣu ý về an toàn......................
............................................
............................................
............................................

.....................................
............... 68 
CHƢƠNG 7: KẾT LUẬN - KIẾN NGHỊ ..........................................
.................................................................
.................................
..........70  
A. 

K ết luận .....................
............................................
.............................................
............................................
............................................
..............................
........ 70 

B. 

Kiến nghị ...................
..........................................
.............................................
............................................
.............................................
..............................
....... 71 

TÀI LIỆU THAM KHẢO .....................
...........................................
.............................................
.............................................

.................................
........... 58 
PHỤ LỤC


 

 


 

 


 

i

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT 
CRM

: Certified reference material - Mẫu chuẩn đã đƣợ c chứng nhận.

GF-AAS : Graphite furnace atomic absorption spectrometry - Ph ổ  hấ p thu nguyên
tử lò graphite.
F-AAS : Flame atomic absorption spectrometry
spectrometry - Phổ  hấ p thu nguyên tử  ngọn
lửa.
ICP-OES: Inductively coupled plasma optical emission sspectrometry

pectrometry - Quang ph ổ 
 phát xạ ghép cặ p cao tần cảm ứng.
IS

: Internal standard - Nội chuẩn.

LOD

: Limit of detection - Giớ i hạn phát hiện.

LOQ

: Limit of quantitation - Giớ i hạn định lƣợ ng.
ng.

MDL

: Method detection limit - Giớ i hạn phát hiện của phƣơng pháp. 

MSF
Rec

: Multi component spectral fitting.
: Recovery - Hiệu suất thu hồi.

r

: Repeatability - Độ lặ p lại.

R

: Reproducibility - Độ tái lậ p.


 

ii

DANH MỤC BẢNG 
Bảng 1.1:
1.1: Hàm lƣợ ng
ng một số kim loại nặng trong một số loại đất tại Việt
 Nam (tầng đất mặt)..............
t)...............................
.................................
.................................
...............................
..................
.... 3

Bảng 1.2:
1.2: Hàm lƣợ ng
ng một số kim loại nặng trong đất tại khu vực Công ty
Pin Văn Điển......................................................................................... 3
Bảng 2.1: Hàm lƣợ ng
ng một số kim loại trong phân bón……………….………….  9
Bảng 2.2: Hàm lƣợ ng
ng một số kim loại nặng trong đất gần đƣờ ng
ng giao thông ...... 12
Bảng 2.3: Một số ví dụ so sánh giữa phân hủy mẫu bằng phƣơng pháp

sóng………………………………………..25  
cổ điển và phƣơng pháp vi sóng………………………………………..25 
Bảng 3.1: Các giá tr ị khảo sát công suất RF và nebulizer………………………. 27
Bảng 3.2: Thông số của các nguyên tố cho khảo sát cản nhiễu
quang phổ……………………………………………..……………….  28
t................................
.................................
.................................
.................. 29
Bảng 3.3: Các matrix mô phỏng nền đất................
Bảng 3.4:
3.4: Chƣơng trình nhiệt cho microwave..............
microwave................................
..................................
.........................
......... 32

Bảng 3.5:
3.5: Hàm lƣợ ng
ng các nguyên tố thêm vào mẫu khảo sát.............................
sát..................................
..... 34
Bảng 4.1: Các thông số vận hành ICP-OES 5300DV..................................
5300DV..............................................
............ 38
Bảng 4.2: Bảng tóm tắt cản nhiễu quang phổ..............
.............................
.................................
.............................
........... 39

Bảng 4.3:
4.3: Các bƣớ c sóng của các nguyên tố sử dụng cho qui trình phân tích.........40
Bảng 4.4: Khảo sát cản nhiễu vật lý………………………………………………. 41
Bảng 4.5.(a): Khảo sát loại tr ừ cản nhiễu vật lý vớ i nội chuẩn Sc 360.073.……. 42 
(b): Khảo sát loại tr ừ cản nhiễu vật lý vớ i nội chuẩn Y 371.029...……..42
Bảng 4.6: Cản nhiễu đối vớ i Cd 214.440...............................
214.440................................................
..............................
.................
.... 43
Bảng 4.7: Hàm lƣợ ng
ng kim loại và hiệu suất thu hồi khi phân hủy mẫu đất
 bằng các acid khác nhau.................
nhau................................
...............................
...............................
..........................
........... 45

Bảng 4.8:
4.8: Hàm lƣợ ng
ng các kim loại trong mẫu đất thu đƣợ c với các chƣơng
trình nhiệt khác nhau...............
nhau................................
................................
.................................
................................
.............. 47

Bảng 4.9: Khoảng tuyến tính……………………………………………………....49

Bảng 4.10: Giớ i hạn phát hiện, giớ i hạn định lƣợ ng
ng của các kim loại trong
nền mẫu đất…………………………………………………………… 49
49


 

iii

Bảng 4.11: K ết quả xác định các kim loại trong mẫu thêm chuẩn tại 3 mức
hàm lƣợng khác nhau……………...…………………………………..  50
50
Bảng 4.12: Hiệu suất thu hồi, độ chệch, độ lặ p lại và độ tái lậ p của kim loại
trong mẫu thêm chuẩn tại 3 mức hàm lƣợ ng
ng khác nhau…………….. 50

Bảng 4.13: K ết quả xác định các kim loại trong mẫu thêm chuẩn tại
mức nồng độ 2 vớ i ICP-OES và AAS..........................
AAS..........................……………….51 
Bảng 4.14: Độ không đảm bảo đo của các nguyên tố trên nền đất .........................
......................... 52
Bảng 4.15: K ết quả xác định kim loại trong một số mẫu đất..............
t.............................
.....................
...... 54
Bảng 5.1: Các dung dịch, cách sử dụng và các yêu cầu cho vận hành ICP-OES.... 56
Bảng 5.2: Trình tự phân tích mẫu trên ICP-OES.............
ICP-OES.............................
................................

........................
........ 58
Bảng 5.3:
5.3: Đánh giá kết quả các dung dịch kiểm soát và hành độ ng khắc phục.......59
Bảng 5.4: Hiệu suất thu hồi của các mẫu QC..............
QC.............................
..................................
..............................
........... 62


 

iv

DANH MỤC HÌNH 
HÌNH 
Hình 2.1: Các quá trình hấ p thu và phát xạ trong nguyên tử và ion……………15
……………15  
Hình 2.2: Quá trình hình thành ngọn plasma..............
plasma.............................
................................
.............................16
............16
Hình 2.3: Phân chia các vùng và nhi ệt độ trong ngọn plasma Argon...............
Arg on.....................16
......16
Hình 2.4: Các quá trình diễn ra khi mẫu đƣợc đƣa vào plasma............
plas ma..........................
................17

..17  
Hình 2.5: Cấu tạo torch dùng trong ICP-OES...........
ICP-OES..........................
................................
..............................18
.............18
Hình 2.6: Chế độ lấy tín hiệu của ICP-OES..............................
ICP-OES..............................................
............................20
............20 
Hình 3.1: Chuẩn bị sơ bộ mẫu đất………………………………………………… 30
30
Hình 4.1.(a): Ảnh hƣở ng
ng công suất RF đến tín hiệu các nguyên tố (As, Ni, Pb)... 36
(b): Ảnh hƣở ng
ng công suất RF đến tín hiệu các nguyên tố (Cd, Cu, Zn)... 36
Hình 4.2.(a): Ảnh hƣở ng
ng của nebulizer đến tín hiệu các nguyên tố (As, Ni, Pb)... 37
(b): Ảnh hƣở ng
ng của nebulizer đến tín hiệu các nguyên tố (Cd, Cu, Zn).. 38
Hình 4.3: So sánh hàm lƣợ ng
ng các kim loại trong mẫu đất thu đƣợc đối vớ i
các loại acid khác nhau................
nhau.................................
................................
................................
.............................
............ 46

Hình 4.4: Hiệu suất chiết các kim loại khỏi nền mẫu đất đối vớ i các acid

khác nhau................
nhau...............................
................................
................................
..............................
..............................
....................
..... 46

Hình 4.5: So sánh hàm lƣợ ng
ng các kim loại thu đƣợ c với các chƣơng trình
nhiệt khác nhau................
nhau...............................
..............................
..............................
................................
............................
........... 48

Hình 4.6: Các dung dịch chuẩn dùng cho phân tích mẫu....................................... 53
Hình 5.1: Biểu đồ kiểm soát chất lƣợng…………………………………………... 60
ng của As………………………………  62
Hình 5.2.(a): Biểu đồ kiểm soát chất lƣợ ng
(b): Biểu đồ kiểm soát chất lƣợ ng
ng của Cd……………………………… 63

(c): Biểu đồ kiểm soát chất lƣợ ng
ng của Cu……………………………… 63
(d): Biểu đồ kiểm soát chất lƣợ ng
ng của Ni………………………………  63

(e): Biểu đồ kiểm soát chất lƣợ ng
ng của Pb………………………………. 64
(f): Biểu đồ kiểm soát chất lƣợ ng
ng của Zn………………………………. 64


 

1

ĐẦU 
CHƢƠNG 1: MỞ ĐẦU 
1.1 Đặ
Đặtt vấn
vấn đề:
đề:
 Ngày nay, ô nhiễm môi trƣờ ng
ng là một vấn đề nóng bỏng đƣợ c cả thế giớ i quan
tâm. Dân số  ngày càng tăng, quá trình công nghiệ p hóa, hiện đại hóa, đô thị  hóa
diễn ra nhanh chóng và mạnh mẽ cùng với thiên tai, lũ lụt làm cho chất lƣợ ng
ng môi
trƣờ ng
ng diễn biến theo chiều hƣớ ng
ng xấu. Hiện nay, bên cạnh ô nhiễm nguồn nƣớ cc,,

không khí…thì chất lƣợng đất cũng đang diễn biến theo tình tr ạng
ạng đáng lo ngại. Đất
là một thành phần của môi trƣờ ng
ng cùng với không khí, nƣớc và vành đai sinh vật

nên đất tiế p nhận những chất ô nhiễm từ các thành phần khác mọi lúc, mọi nơi.
Môi trƣờ ng
ng của Việt Nam đang chịu tác động mạnh từ  các hoạt động phát
triển của công nghiệ p, nông nghiệp. Nƣớ c ta hiện đang trong công cuộc công
nghiệ p hóa, hiện đại hóa. Các khu công nghi ệ p đƣợ c xây dựng r ất nhiều, các làng
nghề  tại nông thôn cũng đƣợ c khôi phục và mở   r ộng. Tuy nhiên, việc quản lý các
nguồn thải t ừ các khu công nghiệ p, làng ngh ề còn nhiều b ất h ợ  p lý, nhi ều khó khăn
 bên c ạnh đó ý thức b ảo v ệ  môi trƣờ ng
ng của ngƣờ i s ản xu ất, ngƣờ i dân còn thấ p nên
dẫn đến ô nhiễm môi trƣờ ng
ng sống, tác động xấu đến nguồn nƣớc, không khí, đấ t

đai. 
Song song vớ i hoạt động công nghiệ p thì hoạt động nông nghiệp cũng gây ô
nhiễm đất thông qua việc lạm d ụng phân bón, thuốc bảo vệ  thực vật. Ô nhiễm đất

ảnh hƣởng đến nông nghiệ p, chất lƣợ ng
ng nông sản và từ  đó gián tiế p ảnh hƣởng đến
sức khỏe con ngƣời, động vật sống thông qua lƣơng thực, thực phẩm...Bên cạnh đó, 

đất nƣớc ta đã gia nhậ p WTO - hòa
hò a nhậ p gia th ị trƣờ ng
ng thƣơng mại toàn cầu, chúng
ta có nhiều cơ hội để phát huy lợ i thế nông nghiệ p của mình nhƣng cũng đầy khó

khăn, thử  thách. Để  nông sản đƣợ c xuất ra thị  trƣờ ng
ng thế  giớ i thì bắt buộc chất
lƣợ ng
ng s ản ph ẩm phải vƣợ t qua những rào cản k  ĩ  thu
 thuật mà thị  trƣờ ng

ng nhậ p kh ẩu yêu
cầu. Hiện nay, một s ố m ặt hàng nông sản nƣớc ta đã và đang áp d ụng qui trình sản
xuất theo chuẩn VietGAP - đƣợ c kiểm soát chặt chẽ các yếu tố  tác động đến chất

lƣợ ng
ng nông sản nhƣ nhƣ kim loại nặng trong đất tr ồng, nguồn nƣớc tƣớ i;
i; hóa chất
 bảo vệ thực vật tồn dƣ trong đất, trên nông sản...nhằm tạo ra đƣợ c sản phẩm đạt yêu
cầu xu ất khẩu, đƣa nông sản Việt Nam hòa nhậ p vào thị  trƣờ ng
ng thế gi ớ i,i, góp phần


 

2

thúc đẩy đất nƣớ c phát triển nói riêng và nâng cao uy tín c ủa Việt Nam trên thị 
trƣờ ng
ng thế giớ i nói chung.
Từ thực tế này, để góp thêm công cụ  giúp đánh giá chất lƣợ ng
ng môi trƣờ ng đấ t
tr ồng tr ọt, đề tài sau đây đƣợ c chọn để thực hiện trong luận văn này: 

“ NGHIÊN CỨU QUI TRÌNH XÁC ĐỊNH ĐỒ NG THỜI CÁC KIM LOẠI
 NẶNG TRONG ĐẤT TR Ồ NG TR ỌT BẰ NG THIẾT BỊ ICP-OES”.
Mục tiêu chính của đề tài là khảo sát đồng thờ i các nguyên tố As, Cd, Cu, Ni,
Pb, Zn trong mẫu đất. Ngoài Ni, các nguyên tố còn lại đƣợ c ki ểm soát và đánh giá
theo quyết định 99/2008/QĐ-BNN[3]  của Bộ Nông nghiệ p và Phát triển nông thôn
cho đất tr ồng theo VietGAP và có thể  mở   r ộng đối vớ i đất sử  dụng ở   một số  mục

đích k hác
hác theo mức qui định của TCVN 7209:2002.[15]
1.2 Tình hình nghiên cứ 
cứ u kim loạ
loại nặ
nặng ở  Việ
 Việt Nam:
Trên thế giớ i,i, các nhà khoa học quan tâm đến độc tính của các kim loại từ  lâu.

Các phƣơng pháp thƣờng đƣợ c áp dụng để phân tích kim loại trong môi trƣờng đấ t
là cực phổ, quang phổ (F-AAS, GF-AAS, ICP-OES), khối phổ (ICP-MS). Hiện nay,
sử  dụng ICP-OES, ICP-MS để  xác định hàm lƣợ ng
ng kim loại r ất phổ  biến. Có r ất
nhiều tác giả sử dụng thiết bị này cho nghiên cứu của mình và đã có những công bố 
nhất định nhƣ M.Bettinelli[23], M.Hoenig[31], A.Mazzucotelli[37], A.Miyazaki[38],
H.Tao[49], G.A.Zachariadis[57]... Ƣu điểm l ớ n nhất của ICP-OES, ICP-MS là có thể 

đo đồng thờ i nhiều nguyên tố, vì vậy thờ i gian phân tích mẫu sẽ đƣợ c rút ngắn đáng
ể, ít độc hại, thân thiện hơn vớ i môi trƣờ ng...
k ể,
ng...
Tại Vi ệt Nam, nghiên cứu v ề kim loại cũng đã đƣợ c s ự quan tâm của các nhà
khoa học. Tuy nhiên, phƣơng tiện kĩ thuật ph ục vụ cho mục đích này còn kém phát
triển so vớ i th ế gi
 g iớ i.i. Các công trình nghiên cứu ch ủ  yếu sử d ụng phƣơng pháp cực
 phổ và quang phổ hấ p thu ngọn lửa để xác định các kim loại. Có thể k ể đến k ết quả 
một số công trình nghiên c ứu tiêu biểu của các tác giả trong nƣớc đƣợ c công bố trên
một số tạ p chí khoa học trong nƣớc và nƣớc ngoài nhƣ dƣới đây.

 Năm 1998, tác giả Tr ần Công Tấu và Tr ần

ần Công Khánh đã điều tra tổng hàm
lƣợ ng
ng các kim loại (Co, Cr, Fe, Mn, Ni, Pb, Zn)
Z n) tại tầng đất mặt (độ sâu từ 0-20 cm)
[16]

của một số loại đất ở  nƣớ c ta cho k ết quả nhƣ trình bày trong bảng 1.1.

 


 

3

Bảng 1.1:
1.1: Hàm lƣợ ng
ng một số kim loại nặng trong một số loại đất tại Việt Nam (tầng đất
mặt).

Đất Feralit phát triển trên đá bazan  

Nguyên tố
tố (mg/kg)
Co Cr
Fe
Mn Ni
Pb
59.5 257.6 125091 1192 227.1 9.0

Đất phù sa vùng đồng bằng sông Cửu Long
Đất phù sa vùng đồng bằng sông Hồng

6.1 30.8
13.6 43.2

Loại
Lo
ại đất
đất

17924
42280

239
227

18.6
34.9

Zn
81.0

29.1 36.2
37.1 86.7

 Năm 1999, Lê Khoa và cộng sự đã thực hiện kh ảo sát hàm lƣợ ng
ng các kim loại
trong đất g ần khu vực Công ty pin Văn Điển để  đánh giá tác động ô nhiễm do hoạt
động sản xuấtt của công ty, k ết quả  cho thấy đất khu vực này bị  ô nhiễm Zn[11].

Hàm lƣợng Zn cao hơn tiêu chuẩn cho phép đố i với đất nông nghiệ p theo TCVN
7209:2000[15] nhƣ trong bảng 1.2.
ng một số kim loại nặng trong đất tại khu vực Công ty Pin
ng
Bảng 1.2:
1.2: Hàm
Văn Đlƣợ 
iển.
Độ sâu
Độ
 sâu (cm)
0 - 20
20 - 40

Qui định theo TCVN
7209:2000

Nguyên tố
tố (mg/kg)
Cd
Cu
0.98
31.4
0.91
25.5

Hg
0.12
0.096

Pb
32.6
25.2

Zn
268.2
256.0

2

-

70

200

50

Tiế p theo vào năm 2002, nghiên cứu của tác giả Nguyễn Ngọc Hu
H uỳnh và Lê
Huy Bá đã thực hiện trên 126 mẫu đất tr ồng lúa ở  thành
 thành phố Hồ Chí Minh cho thấy
r ằng có sự  tích lũy các kim loại Cr, Cu, Pb, Hg ở   một số  mẫu tuy nhiên vẫn dƣớ i
mức cho phép. Mẫu đất gần các khu công nghiệ p phía Bắc thành phố Hồ Chí Minh
(quận Thủ Đức, quận 2, quận 9) có khả năng ô nhiễm Zn r ất
ất cao. Hàm lƣợ ng
ng Zn tại
tầng đất mặt quận 2 dao động trong khoảng 161-390 mg/kg, tại tầng đất mặt quận 9

dao động trong khoảng 356-679 mg/kg.[10] 

 Năm 2006, nhóm của tác giả  Phạm Ng ọc Th ụy đã nghiên cứu hi
h iện tr ạng kim
loại Hg, As, Pb, Cd trong đấ t, nƣớ c và một số rau tr ồng trên khu vực 14 xã thuộc
huyện Đông Anh-Hà Nội vớ i 39 mẫu đất mặt, 39 mẫu nƣớ c mặt và 136 mẫu rau các


 

4

loại. K ết quả cho thấy chƣa có biểu hiện nhiễm As trên các đối tƣợ ng
ng khảo sát. Ô
nhiễm Hg chủ  yếu trong nƣớ c nông nghiệp, trong đất và rau tr ồng
ồng ít trƣờ ng
ng h ợ  p b ị 
nhiễm nguyên tố này. Nhiều mẫu đất, nƣớ c b ị ô nhiễm Pb và các mẫu rau sử d ụng

đất tr ồng hay nguồn nƣớc này đều ô nhiễm Pb. Hàm lƣợ ng
ng Cd trong các mẫu đất ở  
[18]

mức an toàn, một số mẫu nƣớ c và rau bị ô nhiễm nguyên tố này.  
Theo nghiên cứu năm 2007 của các tác giả Hoàng Thị Thanh Thủy, Từ  Thị 
Cẩm Loan, Nguyễn Nhƣ Hà Vy xác đị nh hàm lƣợ ng
ng các kim loại Cd, Cr, Cu, Pb,
Zn trong tr ầm tích sông tại Tp. Hồ Chí Minh cho th ấy đã có sự  tích lũy kim loại
trong tr ầm tích sông r ạch.
ạch. Đặc biệt, tại nhiều vị  trí nhƣ kênh Tân Hóa Lò Gốm và
Tàu Hủ-Bến Nghé, hàm lƣợ ng
ng một số kim loại vƣợ t qua giớ i hạn cho phép.[19] 

 Năm 2008, tác giả Nguyễn Th ị  Đức H ạnh cũng tiến hành nghiên cứu v ề s ự ô
nhiễm kim loại nặng (Cd, Cr, Cu, Ni, Pb, Zn) trong l ớp bùn đáy tại 10 vị trí lấy mẫu
tr ải dài trên toàn bộ chiều dài 32 km của sông Thị Vải. K ết quả cho thấy bùn đáy bị 
ô nhiễm bở i Ni, Cu, Cr. Các kim lo ại khác nhƣ Cd, Pb, Zn cũng có hiệ n diện nhƣng
vẫn nằm trong giớ i hạn an toàn. Các kim loại có hàm lƣợng cao nơi đầu nguồn (nơi
tiế p nhận nƣớ c thải từ các khu công nghiệ p) và giảm dần về phía cửa sông.[9] 

 Năm 2009, tác giả Kien Chu Ngoc và cộng sự kh ảo sát các kim lo ại (As, Cd,
Cr, Cu, Mn, Ni, Pb, Zn) trong đấ t tr ồng xung quanh mỏ khai thác thiếc và tungsten
tại huyện Đại T ừ, Hà Nội cho thấy có sự ô nhiễm Cu, Pb và đặc bi ệt là As đối v ớ i

đất r ừng
ừng và đất tr ồng hoa màu.[34] 
 Nhƣ vậ y, việc nghiên cứu kim loại nặng trong đất, bùn, tr ầm tích tại Việt Nam
ng kim loại trong
đã có những k ết quả nhất định. Công cụ chính để xác định hàm lƣợ ng
nền mẫu này là thiết bị quang phổ  hấ p thu nguyên tử, thiết bị  cực phổ  để  xác định
lần lƣợ t từng kim loại hi ện di ện trong dung dịch mẫu th ử. Do vậy, việc định lƣợ ng
ng
các kim loại sẽ mất r ất nhiều thờ i gian, tiêu tốn nhiều nhân lực, hóa chất... vì có thể 
 phải s ử d ụng c ả quang phổ và cực ph ổ thì mớ i có thể  xác định đƣợ c các nguyên tố 
cần thiết trên một mẫu thử. Bên cạnh đó, hai phƣơng pháp này còn chịu r ất nhiều

ảnh hƣở ng
ng từ nền mẫu phức tạ p.
 Nhằm khắc phục những nhƣợc điểm này, qui trình nghiên cứu sẽ  ứng dụng
một thiết bị  mới đối v ớ i Vi ệt Nam là ICP-OES k ết h ợ  p v ớ i k ỹ thu ật phân hủy mẫu

 

5

 bằng lò vi sóng để  định lƣợ ng
ng các kim loại trong mẫu đất. ICP-OES sở   hữu đƣợ c
nhiều ƣu điểm vƣợ t tr 
t r ội
ội nhƣ xác định đƣợ c khoảng trên 70 nguyên t ố, t ốc độ phân

tích nhanh, độ  nhạy cao, khoảng tuyến tính r ộng, ít cản nhiễu và đặc biệt là khả 
năng xác định đồng thờ i các nguyên tố tại cùng một thời điểm. Do đó, sử dụng ICPOES giúp tiết kiệm nhân lực, thờ i gian vì tốc độ phân tích mẫu nhanh, giảm chi phí,
ít độc hại...và quan tr ọng là rút ngắn khoảng cách về  thiết bị công nghệ  so vớ i các

nƣớ c trong khu vực và thế giớ i.i.
1.3 Mục tiêu khoa họ
học của
của đề tài:
đề tài:
Đề tài thực hiện có những mục đích nhƣ sau: 
-   Nghiên cứu và xây dựng một qui trình tin cậy trong việc xác định hàm

lƣợ ng
ng kim loại trong mẫu đất bằng thiết bị ICP-OES.
-  Áp dụng thiết lậ p qui trình thử nghiệm và kiểm soát chất lƣợ ng
ng của qui
trình thử nghiệm đáp ứng yêu cầu của tiêu chuẩn ISO /IEC 17025:2005.
-  Cung cấ p công c ụ giúp đánh giá và theo dõi chất lƣợng đất giúp cơ quan
chức năng đƣa ra biện pháp xử lý thích hợp đối với đất ô nhiễm.
-  Qui trình có thể  mở   r ộng áp dụng trên nền mẫu chất thải r ắn, bùn, tr ầm

tích.

1.4  Phƣơng pháp nghiên cứ u
u::
Đề tài vận dụng tổng hợp các phƣơng pháp sau để nghiên cứu:
-  Tổng hợ  p các bài báo cáo khoa h ọc, công trình nghiên cứu trong và ngoài

nƣớc để định hƣớ ng
ng cho qui trình nghiên cứu.
-  Sử dụng lò vi sóng để phân hủy mẫu. Sau đó xác định đồng thờ i các kim
loại bằng thiết bị ICP-OES. Hiện nay, đây là hai k ỹ  thuật hiện đại và có
nhiều ƣu điểm, đƣợ c sử dụng r ộng rãi ở  các nƣớ c phát triển.
-  Xử  lý dữ  liệu thu đƣợ c bằng phƣơng pháp xử  lý thống kê k ết hợ  p vớ i
MS-Excel.
-  Kiểm soát chất lƣợ ng
ng thử nghiệm theo yêu c ầu của tiêu chuẩn ISO/IEC

17025:2005.


 

6

CHƢƠNG 2: TỔNG QUAN 
2.1 Độc tính của một số kim loại:  
Các kim loại hiện diện trong môi trƣờ ng
ng do có sẵn trong tự nhiên và chủ  yếu
là do hoạt động của con ngƣờ i.i. Các kim loại tích tụ trong đất, đƣợ c hấ p thu vào thực
vật và sau đó theo chuổ i th ức ăn sẽ xâm nhập vào cơ thể   con ngƣời, động vật. Kim

loại tích tụ  trong cơ thể  với hàm lƣợng vƣợt ngƣỡ ng
ng an toàn sẽ  dẫn đến ngộ  độc,

ảnh hƣởng đến sức khỏe, sự sinh trƣở ng,
ng, phát triển của cơ thể.
2.1.1 As: 
Độc tính các hợ  p chất vô cơ của As phụ  thuộc vào tr ạng thái oxi hóa, thông
thƣờ ng
ng các hợ  p ch ất As +3  độc hơn As+5. Các chất đƣợ c hấ p thu và phân bố chủ y ếu
tại gan, thận, phổi, lá lách, động mạch chủ và da.[40] 
Biểu hi ện c ủa ngộ  độc c ấp tính As thông qua đƣờ ng
ng dạ  dày nhƣ buồn nôn, ói
mửa, tiêu chảy, r ối lo ạn nhịp tim…Ngộ  độc mãn tính
As có các triệu ch ứng nhƣ cơ
[40]
thể  suy nhƣợ c,
c, yếu ớ t,t, r ụng tóc, r ối lo ạn tinh thần … Ngộ  độc As và các hợ  p ch ất
trong thờ i gian dài gây ung thƣ biểu mô da, ph ế quảng, phổi, các xoang, gan …[1],[17] 

Đối vớ i cây tr ồng, As3+ có ảnh hƣởng đến sự phát triển cây lúa non, làm cho lá
thật 1 và 2 c ủa cây lúa chậm phát triển, có màu tr ắng và xanh nhạt trong suốt quá
trình tồn tại,không có khả năng tổng hợ  p di ệ p lục tố, không có khả  năng quang hợ  p
và sớ m bị khô đọt.[2]

2.1.2 Cd: 
Cd hấp thu vào cơ thể ch ủ yếu thông qua phổi (30-60%). Cd phân bố khắp cơ
thể nhƣng tậ p trung chủ yếu ở  gan
 gan và thận (50-70% lƣợng Cd trong cơ thể).[41] 
Tùy theo mức độ bị nhiễm độc Cd mà con ngƣờ i có thể bị ung thƣ phổi, thủng

vách ngăn mũi, tổn thƣơng thậ n, ảnh hƣở ng
ng t ớ i n ội ti ết, tim mạch[16]…Cd cũng gây
loãng xƣơng, nứt xƣơng, khó khăn trong việ c cố định Ca trong cơ thể. Tỷ lệ ung thƣ
tiền li ệt tuyến và ung thƣ phổi cũng khá lớ n ở  nh
 nh ững ngƣời thƣờ ng
ng xuyên tiế p xúc
x úc
vớ i Cd.[1] 
Vớ i thực vật, Cd tậ p trung nhiều trong mô. Cd ch ứa nhiều nhất trong lá đối vớ i
rau diế p, carot, khoai tây,
t ây, thuốc lá. Cd tậ p trung cao trong r ễ các cây yến mạch, đậu
nành, cỏ, bắ p, cà chua làm cho r ễ không phát triển đƣợ c[9]. Vớ i cây lúa, nồng độ Cd


 

7

trong nƣớ c khoảng 0.32-0.43 mg/L gây suy giảm thân, lá, r ễ và lúa chết 100% sau
21 ngày gieo.[2] 

2.1.3 Cu: 
Cu là nguyên tố vi lƣợ ng
ng c ần thiết cho cơ thể sống. Lƣợ ng
ng Cu hấ p thu an toàn
[42]

cho ngƣờ i lớ n là 1.5-3.0 mg/ngày, tr ẻ em là 0.7-2.5 mg/ngày.  
Đối với ngƣờ i,i, ngộ  độc Cu thông qua đƣờng ăn uố ng có thể  gây đau bụng,
tiêu chảy, hạ huyết áp, hoại tử gan, xuất huyết d ạ dày, co giật…thậm chí hôn mê và

chết. Nhiễm độc Cu thông qua da gây
gâ y ngứa, viêm da. [42] 
Vớ i th ực v ật, cây tr ồng thiếu Cu thƣờ ng
ng có tỷ  lệ quang hợ  p b ất thƣờ ng.
ng. Thừa
Cu do dùng thuốc diệt nấm, thuốc tr ừ sâu, phân bón CuSO4 làm cho Cu tích t ụ trong

đất cũng xảy ra những triệu chứng ngộ độc có thể dẫn đến cây chết.[1] 
2.1.4 Ni: 
Đối với ngƣờ i,i, các triệu chứng ngộ  độc Ni quan sát đƣợc nhƣ choáng váng,
nôn mửa, đau bụng, tiêu chảy... Hít thở  niken
  niken carbonyl dẫn đến đau đầu, đau ngực,
 buồn nôn…sau đó là tím tái, thở  g
 gấ p, có thể tử vong [43]. Hợ  p chất Ni có thể gây ung

thƣ phổi, xoang mũi, phế quản[17]… 
2.1.5 Pb: 
Đối vớ i con ngƣờ i,i, Pb hấp thu vào cơ thể tích tụ chính tại 3 nơi: máu, mô mề m
và xƣơng. Xƣơng là nơi tích tụ  Pb nhiều nhất. Pb gây ảnh hƣởng đến hệ tiêu hóa, hệ 
tim mạch, thần kinh trung ƣơng và ngoạ i biên, hệ miễn dịch, hệ sinh sản[44]. Pb cũng
kìm hãm chuyển hóa Canxi bằng cách tr ực ttiiế p hoặc gián tiế p kìm hãm s ự chuyển
hóa Vitamin D.[17] 

Đối vớ i cây lúa, Pb làm suy gi ảm các bộ  phân thân, lá, r ễ. Lƣợ ng
ng Pb trong
nƣớc đạt 0.31 mg/L lúa chết 50%, 0.44 mg/L lúa chết 100%. Vớ i cây rau muống,
nồng độ  Pb trong nƣớ c khoảng 5 mg/L làm r ễ rau muống đen và thối, gây chết một
số cây sau khi tr ồng
ồng đƣợ c 1 tuần.[2] 

2.1.6 Zn: 
Zn là nguyên tố chính cần thiết cho cơ thể, lƣợ ng
ng yêu cầu hàng ngày là 5mg
Zn/tr ẻ em và 15 mg Zn/phụ nữ. Zn phân bố nhiều ở  tuy
 tuyến tiền liệt, thận, gan, tim và
[46]

tuyến tụy.  


 

8

Đối với ngƣờ i,i, ngộ  độc cấp tính Zn qua đƣờng ăn uống biểu hiện nhƣ nôn
mửa, tiêu chảy, co thắt cơ bụng, thậm chí xuất huyết dạ dày[45]. Zn còn có khả năng

gây ung thƣ đột biến, ngộ  độc hệ  thần kinh, hệ sinh sản, hệ  miễn dịch. Tuy nhiên,
thiếu hụt Zn trong cơ thể  cũng gây các triệu chứng nhƣ liệt dƣơng, teo tinh hoàn,
[1]

mù màu, viêm da, bệnh về gan … 
Vớ i th ực vật, dƣ thừa Zn gây bệnh mất di ệ p l ục tố. Sự tích tụ  Zn trong cây ăn
quả có liên hệ đến mức dƣ lƣợng Zn trong cơ thể ngƣờ i và góp phần phát triển vi ệc
Zn bị tích tụ trong môi trƣờng, đặc biệt là môi trƣờng đất.[1] 

2.2 Sự tích lũy kim loại trong môi trƣờng đất:
đấ t: 
Vớ i sức ép dân số  ngày càng tăng kéo theo sự phát triển nhanh chóng của các

khu đô thị, khu công nghiệp, tăng cƣờng cơ sở   hạ  tầng giao thông làm cho tài
nguyên đất bị khai thác mạnh mẽ và suy thoái ngày càng nghiêm tr ọng. Ô nhiễm
làm đất nghèo dinh dƣỡ ng,
ng, phá hủy cấu trúc đất và làm đả o lộn môi trƣờ ng
ng sinh
thái. Môi trƣờng đất có quan hệ mật thiết với môi trƣờng nƣớ c và không khí nên ô
nhiễm đất có liên k ết ch ặt ch ẽ, tác động qua lại l ẫn nhau vớ i ô nhiễm nguồn nƣớ c
và không khí. Một s ố nguyên nhân chính gây ô nhi ễm môi trƣờ ng
ng đất đến t ừ ho ạt

động nông nghiệ p, hoạt động công nghiệ p và các khu dân cƣ đô thị.
2.2.1 Hoạt động 
động nông nghiệp:
nghiệp: 
Sử  dụng phân bón và thuốc bảo vệ  thực vật một cách bừa bãi trong sản xuất
nông nghiệ p là hai nguyên nhân chính gây ô nhiễm môi trƣờng đất.

2.2.1.1 Phân bón:
Phân bón hóa học giúp gia tăng năng suất, tuy nhiên việc sử  dụng lặ p lại vớ i
liều cao gây ra sự ô nhiễm đất bở i các tạ p chất kim loại có trong phân bón (bảng
2.1), các kim loại này có thể tích lũy ở  t tầng mặt của đất, có thể di động xuống mạch

nƣớ c ngầm, đƣợ c cây tr ồng hấp thu và đi vào chuổi thức ăn của con ngƣờ ii..


 

9

Bảng 2.1:

2.1: Hàm lƣợ ng
ng một số kim loại trong phân bón.[2] 
Kim loạ
loại
As
B
Cd
Co
Cr
Cu
 Ni
Pb
Zn

Phân lân (mg/kg) 
2-1200
1-115
0.1-170
1-12
66-245
1-300
7-38
7-225
50-1450

Phân đạ
đạm
m (mg/kg) 
2.2-120
0.05-8.5

5.4-12
3.2-19
7-34
2
15-566

 Nhiều nghiên cứu c ủa các nhà khoa học tại Argentina, NewZealand, Anh và x ứ 
Wales, Tây Ban Nha chứng minh r ằng việc sử d ụng phân bón hóa học gây tích tụ 
kim loại nhƣ As, Cd, Cr, Cu, Hg, Ni, Pb, Zn… trong đất.[26],[30],[39],[50]. Bên cạnh
 phân bón hóa học thì phân chuồng cũng gây tích lũy kim loại Cu, Zn, Mn[56]...
Sử  dụng phân bón hóa học ở   nƣớc ta ngày càng tăng về   số  lƣợ ng,
ng, chủng loại.

Trong đó, sử d ụng nhiều nh ất là phân đạm, lân và kali. Việc s ử d ụng phân bón tùy
tiện, không đúng kỹ  thuật, bón phân không cân đố i vì chú tr ọng về  đạm và chất

lƣợng phân bón không đảm bảo gây sức ép lớn đến môi trƣờng đấ t nông nghiệ p.
Trên 50% lƣợng đạm, 50% lƣợ ng
ng kali và khoảng 80% lƣợng phân lân dƣ thừa gây ô
nhiễm đất.[4] 
Mặt khác, hiện nay có lƣợ ng
ng lớ n phân bón nhậ p lậu không đƣợ c kiểm soát,
thậm chí cả phân bón giả  đang tồn t ại trên thị  trƣờng. Lƣợ ng
ng phân bón này gây tác
ng không nhỏ đến môi trƣờng đất.
động xấu và ảnh hƣở ng

2.2.1.2 Thuốc bảo vệ thực vật:
Việc lạm dụng thuốc b ảo vệ thực vật trong canh tác nông nghi ệ p gây ô nhi ễm
nhiều vùng đất trên phạm vi cả  nƣớ cc.. Lƣợ ng

ng nông dƣợ c sử  dụng ở   nƣớ c ta ngày
càng tăng. Từ  năm 2000 đến nay, trung bình mối năm tiêu thụ  trên 30.000 tấn
thuốc bảo vệ thực vật thành phẩm.[4] 
Theo k ết quả  khảo sát ở  Trung
  Trung Quốc cho thấy sự  hiện diện của Cd, Hg, As
trong đất nông nghiệ p chủ  yếu là do thuốc tr ừ sâu và phân bón[55]. Tại Tây Ban
 Nha, nghiên cứu của tác giả  Eugenia Gimeno-García và cộng sự  cũng cho thấy


 

10

việc sử dụng thuốc tr ừ sâu và tr ừ cỏ  làm tăng nguy cơ tích tụ các kim loại Cd, Fe,

Mn, Zn, Pb, Ni trong đất[30].
 Nông dƣợ c tích luỹ trong đất, đặc biệt là các thuốc có chứa các nguyên tố nhƣ
Pb, As, Cu, Hg... có độ c tính lớ n,
n, thời gian lƣu lại trong đấ t dài. Các chất này có
thể  đƣợ c cây tr ồng h ấ p thu, tích t ụ và xâm nhậ p vào cơ thể  ngƣờ ii,, động v ật thông
qua lƣơng thực, thực phẩm, dẫn đến những tác động xấu đến sức khỏe.

2.2.2 Hoạt động công nghiệp:
nghiệp: 
Hoạt động c ủa khu công nghiệ p tác động mạnh đến môi trƣờ ng
ng chủ yếu thông
qua chất thải r ắn và nƣớ c thải.

2.2.2.1 Chấ
Chất thả

thải rắ
rắn:
Sự  mở   r ộng các khu công nghiệ p làm gia tăng đáng kể  lƣợ ng
ng chất thải r ắn,

lƣợ ng
ng chất thải nguy hại cũng tăng cao. Việc thu gom, vận chuyển và xử lý chất thải
r ắn còn nhiều vấn đề tồn đọng dẫn đến gây ô nhiễm môi trƣờ ng.
ng.
Việc qu ản lý bùn từ h ệ th ống x ử  lý nƣớ c th ải cũng chƣa chặt ch ẽ. Điều đáng
lo ngại là bùn thải từ  hệ  thống xử  lý nƣớ c thải tậ p trung của các khu công nghi ệ p

chƣa đƣợ c xem là chất thải nguy hại mặc dù chứa nhiều thành phần độc h ại, trong
đó có nhiều kim loại nhƣ: Cd, Cr, Cu, Pb, Ni, Zn , Hg [11],[56]... Thậm chí một s ố  nơi
tại thành phố  Hồ Chí Minh, bùn thải còn đƣợ c làm phân bón cho cây xanh trong
khu công nghiệ p (khu công nghi ệp Lê Minh Xuân), đƣợ c ủ làm phân compost (khu
công nghiệp Vĩnh lộc), bán cho các cơ sở  làm
  làm phân vi sinh (khu công nghiệ p Tân
Tạo)[8]...
Chính việc còn tồn đọng nhiều bất cậ p trong quản lý nguồn chất thải r ắn mà
dẫn đến ô nhiễm môi trƣờng nói chung và môi trƣờng đất nói riêng.
Một minh chứng v ề tác hại nghiêm tr ọng c ủa chất th ải công nghiệ p trong thờ i
gian gần đây là sự  cố  vỡ   hồ  chứa bùn đỏ  tại Hungary. Bùn đỏ là chất thải của quá
trình tinh chế  quặng bauxite, có chứa nhiều kim loại độc hại, chất phóng xạ  và độ 
kiềm cao. K iềm
iềm trong bùn đỏ có thể tiêu diệt một phần thảm thực vật, làm hƣ hại

diện tích đất canh tác. Đặc biệt, khi chảy xuống sông, bùn đỏ sẽ làm chết mọi sinh
vật nhƣ tôm, cá...  Sự c ố này là một bài học cũng nhƣ là lờ i c ảnh báo cho các dự án
khai thác bauxit của nƣớ c ta hiện nay.

 

11

2.2.2.1 Nƣớc thải: 
thải: 
Theo k ết quả nghiên cứu của tác giả  Phạm Ngọc Thụy và cộng sự thì nguồn

nƣớc tƣớ i tiêu bị ô nhiễm kim loại có liên quan chặt ch ẽ  đến s ự hi ện di ện kim loại
trong môi trƣờng đất và trong cây tr ồng[18].
Theo báo cáo hiện tr ạng
ng quốc gia, một số lƣu vực sông của nƣớ c ta
ạng môi trƣờ ng
đã  bị ô nhiễm từ  nguồn nƣớ c thải của các khu công nghiệ p, trong đó có ô nhiễ m
kim loại nặng[5],[8]. Thành phần nƣớ c thải từ các khu công nghiệ p phụ thuộc vào đặc

trƣng ngành nghề  của các cơ sở   sản xuất. Nhóm ngành gây ô nhiễm kim loại tậ p
trung vào khai thác, chế  biến khoáng sản, luyện kim, cơ khí chế  tạo máy, dệt
nhuộm...

 Nƣớc sông Đồng Nai, đoạn từ  nhà máy nƣớ c thiện Tân đến Long Đại-Đồng
 Nai đã bắt đầu ô nhiễm chất h ữu cơ và cặn lơ lửng, đáng chú ý là đã phát hiện hàm
lƣợng Pb vƣợ t tiêu chuẩn loại A của TCVN 5942-1995 (tƣơng đƣơng QCVN
24:2009/BTNMT). Hàm lƣợ ng
ng Hg tại cảng Vedan, cảng Mỹ  Xuân vƣợ t 1.5-4 lần,

Zn vƣợ t 3-5 lần so với nƣớ c thải loại B của TCVN 5942-1995.
Tại Tp. HCM, hệ th ống sông Sài Gòn cũng bị ô nhiễm nghiêm tr ọng, chủ y ếu

là ô nhiễm chất hữu cơ, vi sinh và một s ố  nơi có dấu hi ệu ô nhiễm kim loại. Nhiều
kênh r ạch thuộc thành phố  đã trở   thành kênh nƣớ c thải nhƣ: kênh Tân Hóa -Lò
Gốm, kênh Tàu Hủ, kênh Ba Bò, Tham Lƣơng, Nhiêu Lộc... 

Đối v ớ i lƣu vực sông Cầu, ô nhiễm chủ yếu do ngành chế biến khoáng sản và
ngành kim khí. Đoạn sông Cầu chảy qua thành phố  Thái Nguyên có mức độ  ô
nhiễm nghiêm tr ọng nhất vì chịu ảnh hƣở ng
ng bở i vớ i ngành chủ lực là luyện kim, cán
thép, chế t ạo máy vớ i hai khu công nghi ệ p l ớn là Thái Nguyên và Sông Công. Đặ c

điểm nƣớ c thải của các ngành công nghiệ p này chứa nhiều dầu mỡ , kim loại. 
Sử dụng nguồn nƣớc ô nhiễm phục vụ tƣới tiêu cho nông nghiệp góp phần làm
tăng nguy cơ ô nhiễm kim loại trong đất và nông sản. 
2.2.4 Các khu dân cƣ, đô thị: 
Sự phát triển mạnh mẽ của các khu đô thị kéo theo các nguy cơ ô nhiễm đất từ 
chất thải r ắn
ắn và nƣớ c thải.


 

12

Sự bùng nổ dân số  kéo theo tăng lƣợ ng
ng chất thải r ắn sinh hoạt. Thiếu các bãi
chôn lấ p và hệ  thống xử  lý nƣớ c r ỉ  rác đạt yêu cầu. Việc thu gom chất thải còn
nhiều bất cậ p, tỷ lệ thu gom chất thải còn ở  m
 mức thấ p. Chất thải thƣờng đổ tậ p trung

ở   rìa đƣờng, các mƣơng, rãnh, hoặc đổ  xuống sông, suối[5]. Đây là nguồn gây ô

 

nhiễm đáng kể đến nguồn nƣớ c mặt, nƣớ c ngầm và đất.
Các khu đô thị  thƣờ ng
ng tậ p trung ngay c ạnh sông, hầu hết nƣớ c thải sinh hoạt

đều không đƣợ c xử lý mà đổ tr ực tiế p ra sông, h ồ, kênh, r ạch.. vớ i số lƣợ ng
ng lớ n gây
tác động tr ực ttiiếp đến chất lƣợng nƣớ c sông. Đặc bi ệt là nƣớ c th ải y t ế ch ứa nhiều
hóa chất độc h ại, chất hữu cơ và các vi khuẩn gây bệnh. Tuy vậy, nguồn nƣớ c th ải
này vẫn không đƣợ c xử lý triệt để, đƣợ c xả  thẳng ra môi trƣờ ng
ng góp phần gây gia

tăng ô nhiễm nguồn nƣớ c[5]. Sau đó, nguồn nƣớ c này lại đƣợ c sủ  dụng cho nông
lâm nghiệ p, gây ô nhiễm đất tr ồng, nông sản.[18] 
Bên cạnh đó, hoạt động giao thông vận tải cũng góp phần quan tr ọng vào ô
nhiễm đất. Hoạt động giao thông vận tải còn sinh ra bụi kim loại nhƣ Pb, Cd, Ni,
Zn... Các kim loại này có xu hƣớ ng
ng tích tụ cao tại tầng đất mặt, khu vực gần đƣờ ng
ng
và giảm dần ở  các
  các tầng đất xa hơn theo kết quả  khảo sát của tác giả Ali FalahiArdakani (bảng 2.2).[29] 

Bảng 2.2:
2.2: Hàm lƣợ ng
ng một số kim loại nặng trong đất gần đƣờ ng
ng giao thông.
Kim loạ
loại 

Khoảảng cách từ 
Kho
từ  
đƣờ ng
ng giao thông (m)

Tầng đất
đất (cm)
0-5
5-10
Hàm lƣợ n
ngg (mg/kg)

10-15

Cd

8
16
32

1.45
0.40
0.22

0.76
0.38
0.20

0.54

0.28
0.20

 Ni

8
16
32

4.70
2.40
2.20

1.00
0.92
0.62

0.81
0.60
0.59

Pb

8
16
32

522.0
378.0
164.0

460.0
260.0
108.0

116.0
104.0
69.0

Zn

8
16

172.0
66.0

94.0
48.0

72.0
42.0

32

54.0

46.0

42.0

 

13

2.3 Phƣơng pháp ICP-OES:
ICP-OES:
2.3.1 Giới thiệu phƣơng pháp ICP-OES:
ICP-OES:
 Năm 1964, lần đầu tiên Stanley Greenfield có bài báo cáo v ề  việc xác định
một số nguyên tố bằng k ỹ thuật phát xạ vớ i nguồn kích thích là plasma. Báo cáo c ủa
ông chứng tỏ  r ằng nguồn kích thích plasma có nhiều ƣu điểm hơn ngọn lửa, hồ 
quang điện. Nguồn plasma có độ  ổn định cao, hạn chế  tạo thành các hợ  p chất bền
nhiệt, có khả  năng kích thích một s ố nguyên tố mà ngọn l ửa thông thƣờ ng
ng có nhiệt

độ  thấ p không kích thích đƣợ c.
c. Tuy nhiên tại thời điểm này, nguồn plasma còn
nhiều h ạn ch ế, ch ỉ  tốt hơn phổ h ấ p thu
t hu ngu
nguyên
yên t ử ng ọn l ửa trong việc xác định các
nguyên tố tạo h ợ  p ch ất b ền nhiệt. Đến năm 1973, sau một th ờ i gian cải ti ến thiết bị 
và k ỹ  thuật thì nguồn plasma khẳng định đƣợc ƣu thế  của mình so vớ i các nguồn
kích phổ phát xạ  trƣớc đó. K ể t ừ  đây, ICP thu hút đƣợ c s ự quan tâm c ủa nhiều nhà
nghiên cứu, tạo nên sự phát triển mạnh mẽ của nguồn kích thích quang phổ này.[24] 
ICP-OES sở  h
 hữu đƣợ c nhiều ƣu điểm so vớ i F-AAS, GF-AAS nhƣ nguồn kích
thích ổn định, định lƣợng đƣợ c khoảng trên 70 nguyên t ố, xác định đồng thờ i các

nguyên tố, tốc độ  phân tích nhanh, độ  nhạy cao, khoảng tuyến tính r ộng, ít cản
nhiễu và xác định đƣợ c các mẫu có hàm lƣợ ng
ng muối hòa tan đến 20%.[27],[35],[46] 
 Ngày nay, ICP-OES đƣợ c ứng dụng r ất r ộng rãi, là công cụ  xác định hàm

lƣợ ng
ng các nguyên tố trong các lĩnh vực nhƣ nông nghiệ p và th ực phẩm, sinh học và
y tế, địa chất, môi trƣờng và nƣớ c,
c, kim loại, hữu cơ, hóa chất và mỹ phẩm.[24] 

ICP-OES:[12],[13] 
2.3.2 Nguyên tắc đo với ICP-OES:
 Nguyên tử hay ion nhận năng lƣợ ng
ng kích thích từ plasma chuyển t ừ tr ạng thái

cơ bản lên tr ạng thái kích thích. Tuy nhiên, tr ạng thái kích thích chỉ  tồn tại trong
thờ i gian r ất ngắn (khoảng 10-12 -10-8s), sau đó nguyên tử hay ion  phóng thích năng

lƣợ ng
ng hấp thu dƣớ i dạng bức xạ  λ để  tr ởở   về  tr ạng thái bền nhất-tr ạng
ạng thái cơ bản.
Bƣớ c sóng λ  phát
phát ra là đặc trƣng cho từng nguyên tử  hoặc ion và cƣờng độ  vạch
 phát xạ  tỷ  lệ  vớ i nồng độ  của nguyên tử hay ion có trong dung dịch theo phƣơng
trình sau:


 

14

(*)

Trong đó: I : cƣờng độ vạch phát xạ.
C: nồng độ nguyên tử hoặc ion cho cƣờng độ phát xạ I.
a: đƣợ c gọi là hằng số thực ngiệm.
 b: là hằng số bản chất, phụ thuộc bản chất từng nguyên tố.
Dựa vào phƣơng trình (*) để định lƣợ ng
ng một nguyên tố trong dung dịch khi so
sánh cƣờng độ vạch phát xạ gây ra bở i nguyên tố này trong dung dịch vớ i cƣờng độ 
 phát xạ của một dãy dung dịch chuẩn biết tr ƣớ 
ƣớ c nồng độ.

2.3.3 Sơ lƣợc cấu tạo nguyên tử và sự xuất hiện phổ phát xạ:  
 Nguyên tử bao gồm một hạt nhân và đám mây ele ctron chuyển động theo quỹ 

đạo xung quanh tạo thành lớ  p v ỏ nguyên tử. Trong lớ  p v ỏ nguyên tử, điện t ử phân
 bố thành từng lớ  p ứng vớ i số lƣợ ng
ng tử chính (n) của nguyên tử, trong từng lớ  p lại có
nhiều phân lớ  p ứng vớ i số  lƣợ ng
ng tử  phụ  (l). Các phân l ớp này đều có mức năng
lƣợ ng
ng nhất định và các electron sắ p x ế p vào các phân lớ  p này tuân theo nguyên lí
vững bền, điện tử chiếm và làm đầy những phân lớ  p có mức năng lƣợ ng
ng từ thấp đến
cao.

Trong điều kiện bình thƣờ ng,
ng, nguyên tử tồn tại ở  tr 
 tr ạng

ạng thái có năng lƣợ ng
ng thấ p
nhất có mức năng lƣợ ng
ng Eo gọi là tr ạng
ạng thái cơ bản. Khi nguyên tử nh ận đƣợc năng

lƣợ ng
ng từ bên ngoài, các electron ở  l lớ  p vỏ ngoài cùng hấp thu năng lƣợ ng
ng và chuyển
lên tr ạng thái kích thích có mức năng lƣợng Em cao hơn. Quá trình này gọi là quá
trình hấ p thu.
Tuy nhiên, sự  tồn tại của nguyên tử  ở   mức Em  r ất ngắn (khoảng 10-12 -10-8s),

sau đó nguyên tử  phóng thích năng lƣợ ng
ở  về 
ng hấp thu dƣớ i dạng bức xạ  λ để  tr ở 
ạng thái cơ bản. Quá trình này g ọi là quá trình phát xạ.
tr ạng thái bền nhất, tr ạng
 Nếu nguyên tử  hấp thu năng lƣợng đủ  lớ n,
n, electron ngoài cùng tách khỏi

ở  thành ion dƣơng. Ion cũng có mức
nguyên tử, lúc này nguyên tử thi
 t hiếu electron tr ở 
năng lƣơng cơ bản E0i  và mức năng lƣợ ng
ng kích thích Emi và do đó cũng có hiện
tƣợ ng
ng hấ p thu, phát xạ nhƣ nguyên tử (Hình 2.1).